作者：孙博雅 张志新 张莉瑶
（大连理工大学）
摘 要：本文设计了一种能够对轴承内环圆度进行智能检测的系统。该系统采用光电编码器等角度采样，数字显示，以及与上位机相连，克服了传统圆度测试系统不能防反转，且读数吃力、易出现误收和误废、不具有数据处理功能的不足。
关键字：轴承检测；位移传感器；单片机；光电编码器；圆度仪
滚动轴承是一种具有高度互换性的标准部件，它具有摩擦力小、启动容易、润滑简单、便于更换等优点，是各种机械中传递运动和承受载荷的重要支承零件，在机械结构中几乎是的部件。随着工业的发展，对轴承的性能、寿命和可靠性提出了更高的要求。滚动轴承的性能、寿命和可靠性，取决于其设计、制造和检测过程。而检测是提高轴承性能重要的一个环节。
轴承内圈是与轴密切接触的部件，其不仅存在着尺寸误差，而且存在着圆度误差、粗糙度误差和波纹度误差等。本文采用位移传感器测量轴承内环的圆度，光电编码器控制系统等角度采样，控制与数据处理单元采用8位W78E52单片机。通过串口将数据传到上位机，便于集中分析数据。外接LED，可以显示数据处理的结果，读数方便，从而实现了滚动轴承圆度检测的智能化、数字化。
1 系统的总体设计
该系统主要由三个部分组成：检测部分、信号采集与处理部分、输入输出部分，整体构架见图1。检测部分包括传感器、光电编码器、放大、滤波。
信号采集与处理部分负责AD转换、系统的控制和采样数据的存储. 输入输出部分由LED和键盘构成（如图1）。
图1 系统整体框图
轴承内环固定在一个浮动测头、两个固定测头上。位移传感器通过机械装置与浮动测头相连。光电编码器控制传感器等角度采样，传感器的信号经过放大、滤波进入ADC。单片机对ADC出来的信号进入处理与存贮。轴承内环旋转一周，数据采集完毕。Z后单片机找出3数据中的Z大与Z小值，并计算出差值，通过LED显示出来。工件回转一周的Z大读数差值F和圆度误差f的关系为
式中 K——反映系数，由GBT 4380-1984查得[1]，即差值除以反映系数为圆度误差。
2 检测部分
2.1传感器的选用
根据圆度仪标准JB/T 10028 1999，仪器误差中，测量系统线性误差不大于满量程的2%，测量系统灵敏阀不大于0.02μm[2]。
本系统采用接触式的测量方法，因此选用稳定性好、结构简单可靠、抗干扰性强等优点的差动变压器式电感传感器作为位移传感器。
本系统选用的中原量仪E-DT-80SB型传感器具有测量精度高,灵敏度高, 装夹定位容易等优点，满足圆度仪标准JB/T 10028 1999。虽然其动态响应频率不高，但也已经能满足圆度测量时的速度响应要求（采样点） 。性能如下：
总行程（mm）： 3
测量范围（mm）： ±0.5
线性误差： ±0.5%
重复性误差（μm） ：0.2
2.2差动变压器式位移传感器测量电路
差动变压器式传感器输出的是交流电压，若用交流电压表测量，只能反映衔铁拉移的大小，而不能反映移动方向，同时其测量值中将包含零点残余电压。故在实际测量时，通常采用相敏检波电路和差动整流电路。相敏检波电路，需要用初级激励电压作为相位参考来决定输出电压的极性，这就需要有恒定幅值和频率的激励信号源，需要补偿差动变压器初级和次级的相位偏移及温度、频率波动造成的误差。而差动整流电路不必考虑相位问题，电路也相对比较简单。本文选用差动整流电路对差动变压器的输出信号进行后期处理（如图2.1[3]）。
图2.1 全波差动整流电路图
2.3信号放大
传感器出来的信
发布时间:2009-08-04
